حرکت اندام فلج به کمک نیروی فکر

«ایان برکهارت» ۱۹ ساله بود که هنگام شیرجه به آبِ کم‌عمق گردنش شکست. از آن موقع او نمی‌تواند هیچ یک از پا‌ها یا دستانش از آرنج به پایین را حرکت دهد. اما حالا توانسته با استفاده از یک دستگاهِ ذهن‌خوانی کنترلِ یکی از دست‌ها و انگشتانش را به دست بگیرد. در چند سال گذشته، ما شاهد افراد معلولی بودیم که به کمک اسکلت خارجی مکانیکی حرکت می‌کردند. ماهیچهٔ پای این افراد با استفاده از شوک‌های الکتریکی تحریک می‌شد. در موارد دیگری هم به افراد معلول آموزش داده شده که فقط با فکر کردن مکان‌نمای کامپیو‌تر یا دست و پای رباتیک را کنترل کنند.

اما «علی رضایی» از دانشگاه اوهایو می‌گوید برای افرادی که دچار فلج چهار اندام هستند، از هر چیزی واجب‌تر این است که بتوانند دستانشان را کنترل کنند.

بنابراین رضایی با همکاری «چاد بوتون» و همکارانش مجموعه‌ای از ۱۰۰ الکترود را که به اندازهٔ یک نخود بود، در مغز برکهارت کار گذاشتند. محققان این قطعه را در قسمتی از مغز گذاشتند که حرکت را کنترل می‌کند. اعضای این تیم با اسکن کردن مغز برکهارت هنگام فکر کردن به حرکت دست و پایش، این قسمت را پیدا کردند. سپس عمل جراحی را روی او انجام دادند. آن‌ها در طول جراحی با استفاده از شوک الکتریکی قسمت مربوط به دست راست او را تحریک می‌کردند تا ببینند که آیا واکنش نشان می‌دهد یا خیر.

این گروه همچنین آستینی از الکترود ساختند که به ساق دست برکهارت وصل می‌شود و با وارد کردن شوک به حرکت ماهیچه‌های آن کمک می‌کند. این الکترود‌ها ماهیچه‌هایی را تحریک می‌کنند که حرکات خاص دست و انگشتان مثل گرفتن را کنترل می‌کنند.

برکهارت یک دورهٔ آموزشی را شروع کرد تا یاد بگیرد این آستین الکترودی را با افکارش کنترل کند. اول او یک دست مجازی را تماشا می‌کرد که مشت شده و سپس باز می‌شد. تماشای این صحنه او را تشویق می‌کرد که به انجام همین حرکت فکر کند.

محققان فعالیت‌های مغزی او را در طول این فرایند ضبط کرده و آن را به یک کامپیو‌تر وارد کردند. کامپیو‌تر هم آن‌ها را با استفاده از الگوریتم تحلیل کرد و سیگنالی برای کنترل آستین الکترودی فرستاد. مدتی طول کشید تا برکهارت بتواند کار کردن با این دستگاه را یاد بگیرد و کامپیو‌تر هم یاد بگیرد که افکار او را رمزگشایی کند. رضایی می‌گوید: «این سیگنال به مرور زمان و با تکرار واضح‌تر می‌شود. نرم افزار حرکات را سریع‌تر و راحت‌تر یاد می‌گیرد.»

چند سالی می‌شود که برکهارت در هفته دو یا سه بار و در روز چهار ساعت تمرین می‌کند. حالا او می‌تواند دستانش را باز و بسته کند، یک بطری را بردارد و محتویاتش را خالی کند، همچنین می‌تواند با استفاده از نی محتویات یک ماگ را هم بزند. او حتی با این دستگاه توانسته بازی «گیتار هیرو» (Guitar Hero) را بازی کند.

رضایی می‌گوید: «ایان در ابتدا با استفاده از این دستگاه فقط می‌توانست دستش را مشت کند.، اما حالا می‌تواند با ۷۰ درصد دقت با هر یک از انگشتانش چیزی را بگیرد و هر روز هم بهتر می‌شود.»

«لی می‌لر» از دانشگاه «نورت وسترن» کسی بود که به میمون‌ها یاد داد با افکارشان دست و پای رباتیک را کنترل کنند. او معتقد است که اگر این تیم به جای استفاده از یک آستین الکترود خارجی، ماهیچه‌های برکهارت را از داخل تحریک می‌کردند، دقت آن‌ها افزایش می‌یافت.

اما رضایی و همکارانش می‌خواهند این سیستم تا حد امکان غیرتهاجمی باشد. رضایی امیدوار است که روزی بتواند حسگرهای مغزی را بدون جراحی ایمپلنت کند، مثلاً از این طریق که این حسگر‌ها را زیر جمجمه تزریق کند. علاوه بر این، این محققان می‌خواهند الکترودهای خارجی برای کنترل دیگر اندام‌ها بسازند و شاید هم آن‌ها را به لباس‌ها ببافند.

حتی اگر تمام این اتفاقات بیفتد، یک فرد معلول باز هم برای استفاده از این الکترود‌ها به کمک نیاز خواهد داشت. در هر صورت، رضایی و همکارانش امیدوارند که برکهارت در ‌‌نهایت یاد بگیرد که با استفاده از این آستین الکترودی کارهای بیشتری انجام دهد.

منبع: دیجی‌کالا مگ